第二章 地球的化学组成PPT课件

大陆地壳结构和组成的极度不均一性
一、大陆上地壳的化学组成
研究方法 化学组成 存在的问题
（一）大陆上地壳组成的研究方法
Two Major Methods
1、区域大规模取样法（Large-scale regional sampling）
2、 简化取巧研究法（细粒碎屑沉积物法，Using fine-grained clastic sediments）
1.地球化学体系
按照地球化学的观点，我们把所要研究的对象看作是一个地 球化学体系，每个地球化学体系都有一定的空间，都处于特定 的物理化学状态（C、T、P等），并且有一定的时间连续。
这个体系可大可小。某个矿物包裹体，某矿物、某岩石可看 作一个地球化学体系，某个地层、岩体、矿床（某个流域、某 个城市）也是一个地球化学体系，从更大范围来讲，某一个区 域、地壳、地球直至太阳系、整个宇宙都可看作为一个地球化 学体系。
4.绝对含量和相对含量
绝对含量单位
T
吨
kg
千克
g
克
mg
毫克
μg
微克
ng
纳克
ຫໍສະໝຸດ Baidu
pg
皮克
相对含量单位
％
百分之
×10-2
‰
千分之
×10-3
ppm、mg/kg、 μg/g、g/T ppb、μg/kg ppt、ng/kg
pg/kg
百万分之
十亿分之 万亿分之
×10-6
×10-9 ×10-12 ×10-15
5.研究元素丰度的意义
father of modern geochemistry. S.R.Taylor, 1964 D.M.Shaw, 1967 S.R.Taylor and S.M. McLennan, 1985 K.H.Wedepohl, 1992
地壳为地表向下到莫霍面，厚度变 化在5-80km。
大陆地壳（The continental crust）
①元素丰度是每一个地球化学体系的基本数据。可在 同一或不同体系中进行用元素的含量值来进行比较，通 过纵向（时间）、横向（空间）上的比较，了解元素动 态情况，从而建立起元素集中、分散、迁移活动等一些 地球化学概念。人类史在探索和了解丰度这一课题的过 程中，逐渐建立起近代地球化学。
稳定同位 素分馏
18O, 13C 突变
3、分布与分配的关系： 分布→整体，分配→局部.
分布: 是指元素在研究体系中（太阳、陨石、地球、 地壳、地区等）的总体平均含量。
分配: 指的是元素在研究体系中各部分或各区段中的 含量。
需要指出的是，从目前的情况来看，地球 化学对元素特征所积累的资料（包括太阳系地 球地壳）都仅限于丰度的资料，关于元素分布 的离散程度及元素分布统计特征研究，仅限于 少量范围不大的地球化学体系内做一些工作。
0.024
0.4
地幔
2883
0.899
4.5
4.016
67.2
地核
3471
0.175
11.0
1.936
32.4
整体地球 6371
1.083
5.52
5.976
100
第一节、大陆地壳的化学组成
大陆上地壳的化学组成 大陆深部地壳的化学组成 大陆整体地壳的化学组成 大陆地壳元素丰度特征及研究意义
大陆地壳-The Continental Crust
第二章 地球的化学组成
本章内容
基本概念 大陆地壳的化学组成 大洋地壳的化学组成 地幔的化学组成 地球的化学组成 小结及思考题
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前言
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第0节、 基本概念
地球化学体系 分布和丰度 分布与分配 绝对含量和相对含量 研究元素丰度的意义
第二章 地球的化学组成
地球各个圈层厚度、体积、密度和质量分布（White，1997）
厚度 (km)
体积
密度
(1027cm3) (g/cm3)
质量
质量百分
(1024kg) 比 (%)
大气圈
0.000005 0.00009
水圈
3.8
0.00137 1.03
0.00141 0.024
地壳
17
0.008
2.8
地球化学的基本问题之一就是研究元素在地球化学体系中的 分布（丰度）、分配问题，也就是地球化学体系中“量”的研 究。
2、分布与丰度 “丰度” 即元素在一个体系中的相对含量，又称 为元素在体系中的“分布”。 丰度值只反映元素在体系中分布的趋近倾向（平 均值）。实际上，元素在体系空间上的分布是不均 一的，在较大的体系中这一特征往往更显著。因此， 分布还应反映元素在体系中的离散程度。
Ir(×10-9)
西班牙Barranco del Gredero K/E剖面Ir丰度的变化
时间尺度：Ir 元素丰度在K/E界线上的突变，意味着什么？ 空间尺度：在世界各地K/E界面上Ir 元素丰度亦有相似的变异，这示踪 着什么？
②研究元素丰度是研究地球化学基础理论问题的重 要素材之一。 • 宇宙天体是怎样起源的？ • 地球又是如何形成的？ • 地壳中主要元素为什么与地幔中的不一样？ • 生命是怎么产生和演化的？ ………… 这些研究都离不开地球化学体系中元素丰度、分布 特征和规律。
大陆地壳的化学组成是认识地球分异演化及其动力学过 程的基本资料，是人类认识地球的起点，因此大陆地壳 化学组成的研究一直是地球化学学科的中心问题之一。
大陆地壳元素丰度研究历史
F.M.Clarke, 1889 F.M.Clarke and H.S.Washington, 1924 V.M.Goldschmidt,1933, who is regarded as the
上部硅铝层，由沉积岩层和花岗岩、片 麻岩等组成，富Si、K、Rb、Th、U等 元素
下部硅镁层，相当于玄武岩、辉长岩或 麻粒岩相岩石。
Lower Crust Middle Crust Upper crust
Figure T-P diagram showing the generally accepted limits of the various facies. Boundaries are approximate and gradational. The “typical” or a2v0e2r0a年g7e月29日 continental geotherm is from Brown and Mussett (1993), Winter (2001).